Результаты исследований вальцовой и дисковой плющилок зерна Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Keywords: a set of equipment, heat treatment, УДК 664.732.7

extrusion, mixing, rape, additives.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВАЛЬЦОВОЙ И ДИСКОВОЙ

ПЛЮЩИЛОК ЗЕРНА

П.А. Власов, доктор технических наук, профессор В.В. Коновалов, доктор технических наук, профессор В.П. Терюшков, кандидат технических наук, доцент М.А. Терехин, аспирант

А.В. Чупшев, кандидат технических наук, ст. преподаватель Пензенская государственная сельскохозяйственная академия E-mail: [email protected]

Приведены описания конструкций вальцовой и дисковой плющилок зерна, их сравнительная характеристика, а также сравнительная оценка качества продукта измельчения данными измельчителями разного вида зерна. Ключевые слова: вальцовый станок, дисковая плющилка, сравнительный анализ, качество измельчения, энергоемкость плющения.

Наибольшее распространение для плющения фуражного зерна, как сухого, так и увлажненного, получили вальцовые плющилки, выпускаемые в России [17], в т. ч. такие модели плющилок, как ПЗ-50 и П3-300, разработанные в Пензенской ГСХА и выпускаемые серийно ООО «Пензмаш» [8].

Плющилка вальцовая модели ПЗ-300 в своей конструкции имеет раму 1, на которой расположены основные узлы и механизмы, включая электродвигатель 2 мощностью 3 кВт и частотой вращения ротора 1000 мин-1, который посредством клиноременной передачи 3 с передаточным отношением 2:1 передает крутящий момент на ведущий валец 4, расположенный в подшипниковых опорах 5. С небольшим зазором от ведущего

вальца, равным толщине плющения материала, расположен ведомый валец 6, установленный также в подшипниковых узлах 7. Диаметр вальцов составляет 420 мм, ширина рабочей поверхности - 80 мм. В качестве предохранительного устройства выступают две пружины сжатия 8, поджимающие ведомый валец 6. Расстояние между вальцами, а следовательно, и толщина хлопьев регулируется винтом 9, перемещающим ведомый валец 6 по пазам на раме. Над вальцами расположен загрузочный бункер 10 с заслонкой 11,

выполненный в виде клиновидной призмы. Измельченный материал поступает в емкость для сбора через горловину выгрузного лотка 12. Устройство плющилки и ее общий вид представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция и общий вид вальцовой плющилки модели ПЗ-300:

1-рама; 2-электро-двигатель; 3-клино-ременная передача; 4-ведущий валец; 5,7-подшипниковая опора; 6-ведомый валец; 8-предохранительная пружина; 9-регули-

ровочный винт; 10-загрузочный бункер; 11-заслонка;

12-выгрузной лоток

Данная плющилка работает следующим образом. В загрузочный бункер 10 засыпают измельчаемый зерновой материал. Винтом 9 устанавливают требуемую толщину хлопьев. Включают в работу электродвигатель 2. После открытия заслонки 11 происходит попадание зерна в зону захвата и далее в зону плющения. За счет сил трения, возникающего между вальцами и зерном, вращательное движение сообщается ведомому вальцу 6. После выхода из зоны плющения готовый продукт попадает в выгрузной лоток 12 и через горловину собирается в емкости.

Также в Пензенской ГСХА [9] разработана дисковая плющилка для сухого зерна, которая в основе своей конструкции имеет другие рабочие органы - плоский и конический (с углом при вершине 165°) диски с гладкой поверхностью, образующие между собой сужающееся клиновидное пространство и обеспечивающие тем самым оптимальный угол захвата при малом диаметре. Плющилка состоит из сварной рамы 1, на которой установлены основные узлы, в том числе состоящий из двух соединенных шарниром равных угловых скоростей валов ведущий вал 2. Он получает крутящий момент от электродвигателя 3, мощностью 2,2 кВт и частотой вращения 1500 мин-1 установленного на раме, и передает момент через цепные передачи на валы 5 и 4, также установленные в подшипниковых узлах на раме. В защитном кожухе 6, препятствующем разбрасыванию готового продукта, расположен механизм измельчения зерна, состоящий из плоского рабочего диска 9 диаметром 220 мм, жестко установленного на валу-штоке 11, и конического рабочего диска 10, жестко установленного на валу 5. Предохранительным устройством является вал-шток 11, имеющий возможность осевого перемещения по шлицам внутри вала 4. Плоский диск прижима-

ется к коническому диску посредством пружины сжатия 12.

Рис. 2. Устройство дисковой плющилки: 1 - рама; 2 - ведущий вал; 3 - электродвигатель; 4,5 - ведомые валы; 6 - защитный кожух; 7 - загрузочный бункер; 8 - выгрузной лоток; 9,10 - рабочие диски; 11 - вал-шток; 12 - пружина; 13 - питающее устройство

Усилие пружины, а следовательно, и прижимная сила между рабочими дисками изменяется вращением регулировочной гайки. Сверху на раме 1 установлен загрузочный бункер 7 с заслонкой, а также питающее устройство 13 в виде трубы, которая обеспечивает попадание измельчаемого материала в зону захвата. Готовый продукт собирается в емкости, установленной под выгрузным лотком 8, являющегося продолжением защитного кожуха и препятствующего разбрасыванию продукта измельчения.

Для сравнительной характеристики качества готового продукта вальцовой и дисковой плющилок в качестве материала использовались озимые пшеница и рожь, яровой ячмень, овес, гречиха и просо влажностью 12-14%. Физико-механические свойства данных видов зерна представлены в табл. 1.

Таблица 1. Физико-механические свойства зернового материала

Вид зерна Влажность, % Плотность зерновки, кг/м3 Насыпная масса, кг/м3 Масса 1000 зерен, г

Ячмень 12 1148 588 43

Пшеница 12 1187 672 34

Рожь 14 1224 701 26

Овес 14 1156 396 19

Гречиха 12 1216 623 23

Просо 13 1287 744 4,8

Лоигпа! оГ УШТ^Н №4(16)-2014

229

Для определения фракционного состава готового продукта были взяты навески массой 1 кг продукта измельчения вальцовой и дисковой плющилок.

Производилось просеивание данных навесок через набор сит с круглыми отверстиями диаметром 5,5; 5; 4; 3; 2; 1 мм, а также,

Пиеница

для определения доли пылевидной фракции, плетеное сито с отверстиями 0,25 мм.

По окончании просеивания каждая фракция взвешивалась отдельно. Графическое изображение результатов замера фракционного состава продукта представлено на рис. 3.

Л&сШ г I

ш зоо

250 200 150 т 50

Гречиха

! ч \

/ \ / \ / Ч Ч

/ А

У \

У / \ \

/ У \ \

1 \ \

350

зев

250 Ж 150

т

50

. Вальцовая пшт/на ____Дшхаба^шяшт

щ- .

_ Вшдобая площи/ко

_____ ЛисхоЗаятшщиш!

Диомелр дфрстя

Мост г

/

/ /

/ у

-

-р Г 7

к - Г

Р&гт г 350

300 250 200 150 № 50

Манна г

150 100

350

зш

250 200 ео т 50

. в£*ъцп&зя п/ющижп

(Ьосо

Биояетр т&ерятт пищ т

У \

/ \ * у у

/ \ /

/ \ / У

/

/ V

, Еа/ъцобля птщилха _______ВиЕКоёня плещижа

Ракь

Диок9[гр апНёрепщ штц пп

✓ \

\ ч \ \

// \ \ \ \

/ 9 \ 4

/ / / \

/ / \

___ / Г \\

\\

__■___

(1Я 1 ? 4

/ / / \ Ч Ч

У / / / // ЧЛ ЧЛ

// 1/ чЧ^

ч * ч

/ у \

Рис. 3. Графическое изображение фракционного состава измельченного продукта

О определялся по формуле:

-100

дальне боя птииш БискоЬоя тощилка

, ВолъцвЬая п/ющита Ли£хо8ш п/нощалкп

шгвераш

шщ т

Для определения качества измельчения зерна из средней пробы подряд измерялась штангенциркулем толщина а сотни хлопьев, которая составила, например, для пшеницы 1,02 и 1,06 мм для вальцовой и дисковой плющилок соответственно. Качество плющения зерна также оценивалось по коэффициенту абсорбции, величина которого установлена зоотехническими требованиями, и должна составлять не менее 0,85. С этой целью 100 г хлопьев из всех проб замачивались в 200 г воды при постоянном перемешивании в течение 10 мин. [4, 5]. Избыточная вода отделялась на сите. Коэффициент абсорбции

где С -

Ю-В

насыщенных хлопьев, г; В -ная влажность юпьев, %. Качественные показатели готового продукта измельчения, такие, как толщина хлопьев а, коэффициент абсорбции О и доля пылевидной фракции в конечном продукте 0 представлены в табл. 2. В процессе измельчения различных культур образуются хлопья, хлопье-дертевая смесь или дерть. Состав продукта влияет на его гранулометрическую характеристику и характер графика. Так, плющение овса обоими плющилками приводит к образованию хлопьев и хлопье-дерте-вой смеси, плющение ячменя дисковой плю-щилкой - хлопье-дертевой смеси, а обработка вальцовой плющилкой - дерти. Вероятно, влияние на готовый продукт оказывает хрупкость зер-

новки и характер силового воздействия (степень ударного сжатия части зерновки при сохранении исходного размера остальной части).

Таблица 2. Качественные показатели работы плющилок

В этом отношении диски имеют меньшую степень ударного воздействия, что способствует более равномерному сжатию зерновки по всей ее длине и большую предрасположенность к образованию хлопьев. На вальцах происходит более интенсивное сжатие части зерновки, что способствует отрыву частиц от сохранившейся части зерновки. В результате образуется большее количество частиц дерти, а не хлопьев. Например, в дерти пшеницы, полученной после вальцовой плющилки, преобладают частицы размером 1-4 мм, а в дерти, полученной после дисковой плющилки - 3-5 мм.

Результаты сравнительной оценки эффективности работы плющилок по производительности Q, энергетическим показателям (потребляемая мощность W и энергоемкость измельчения Y=W/Q) приведены в табл. 3. Мощность холостого хода вальцовой плющилки (при вращении ведущего вальца) составляет 675 Вт, а дисковой плющилки (вращаются оба диска) - около 775 Вт.

1. Продукт, измельченный вальцовой и дисковой плющилками, соответствует установленным зоотехническим требованиям. Различия во фракционном составе и коэффициенте абсорбции обусловлены особенностями конструкции и осуществляемыми технологическими процессами измельчителей, а именно, вращающиеся рабочие диски дисковой плющилки исключают истирание зернового материала, что ведет к снижению в готовом продукте пылевидной фракции.

2. Особенностью дисковых рабочих органов является увеличение времени воздействия сжимающей силы на зерновой материал дисковой плющилки в 2-3 раза по сравнению с вальцовой плющилкой при одинаковой частоте вращения рабочих органов, а различия интенсивности сжатия разных участков зерновки меньше, что больше способствует образованию хлопьев.

3. Ударное воздействие на зерновку требует дополнительной энергии на разгон материала и разрушение упругих связей, что увеличивает энергозатраты. Высокая хрупкость зерновки (просо) позволяет снизить энергоемкость ударного измельчения, а высокая пластичность (овес) повышает энергоемкость ударного разрушения.

Литература:

1. Рекомендации по заготовке и использованию высоковлажного зерна / Сыроватка В.И. и др. М., 2006.

2. Сысуев В.А., Савиных П.А., Казаков В.А. Технология двухступенчатого плющения фуражного зерна // Достижения науки и техники АПК. 2012. №6.

3. Дисковая плющилка зерна / В.Ф. Некрашевич и др. // Сельский механизатор. 2009. №9. С. 23.

4. Снижение энергоемкости измельчения / В.И. Кур-дюмов и др. // Вестник Алтайского ГАУ. 2008. № 5.

5. Использование центробежноударной мельницы для измельчения зерна // Техника в с. х. 2008. №4.

6. Сыроватка В.И., Сергеев Н.С. Исследование рабочих органов измельчителей семян рапса и фуражного зерна // Техника в сельском хозяйстве. 2008. №2. С. 43.

7. Влияние плющеного зерна на азотистый обмен и продуктивность КРС // Вестник СГАУ. 2010. №10.

8. Пат. 53185. Зерноплющилка / П.А. Власов. 2006.

9. Терехин М.А. Дисковая плющилка зерна // Вклад ученых в инновационное развитие АПК. Пенза, 2012.

Descriptions of designs roller and disk a grain crusher, their comparative characteristic, and also a comparative assessment of quality of a

Таблица 3. Энергетические показатели работы _плющилок_

Вид зерна Вальцовая Дисковая

Q, кг/ч W, кВт Y, кВтч/кг Q, кг/ч W, кВт Y, кВтч/кг

Ячмень 208 2,01 9,66-10-3 183 0,96 5,25-10-3

Пшеница 440 2,13 4,84-10-3 216 0,98 4,54-10-3

Рожь 340 1,8 5,29-10-3 206 0,96 4,66-10-3

Овес 83 1,6 19,28-10-3 76 0,88 11,58-10-3

Гречиха 295 1,92 6,51-10-3 187 0,97 5,19-10-3

Просо 605 1,7 2,81-10-3 360 0,93 5,25-10-3

Таким образом:

Вид зерна Вальцовая Дисковая

а, мм G О, % а, мм G О, %

Ячмень - 1,04 4 1,07 1,23 0,8

Пшеница 1,02 0,9 3 1,06 0,96 0,6

Рожь 0,98 1,02 2,5 1,04 1,08 1,4

Овес 0,83 1,24 2,9 0,89 1,29 0,6

Гречиха - 0,73 24 0,6 0,76 8

Просо - 0,86 18 - 0,89 11

Journal of VNIIMZH №4(16)-2014

231

product of crushing are provided by these grinders of a different type of grain. УДК 631.363:636.086.5

Keywords: crusher, squeezing, comparative analysis, quality of crushing, quality indicators.

ТЕХНОЛОГИЯ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ВВЕДЕНИЯ ПРОРОЩЕННОГО ЗЕРНА В КОРМ ЖИВОТНЫМ

С.А. Булавин, доктор технических наук, профессор Ю.В. Саенко, кандидат технических наук, доцент БелГСХА им. В.Я. Горина Е-mail: yuriy [email protected]

Рассмотрена технологическая линия для проращивания и подготовки к скармливанию пророщенного зерна, представлены результаты проведенных опытов по определению физико-механических свойств пророщенного зерна.

Ключевые слова: пророщенное зерно, технологическая линия, выдача корма.

Современное свиноводство немыслимо без использования высокопродуктивных животных и обеспечения их полноценными кормами. Как показывает практика, одним из доступных и недорогих способов повышения витаминной полноценности рационов животных может быть проращивание зерна ячменя. Нами разработана технология и комплекс оборудования для проращивания, приготовления и раздачи зерна животным. Про-рощенное высушенное измельченное зерно бежевого цвета с вкраплением зеленого, имеет приятный запах, напоминающий запах сенажа. Размер измельченных частиц для свиней 0,8-1 мм, для кур - 1,5-2 мм [1].

Для приготовления и скармливания про-рощенного зерна ячменя необходимо знать его физико-механические свойства. Установлено, что плотность пророщенного ячменя составляет 710 кг/м ; угол естественного откоса 50-52 град, угол обрушения 84-86 град, коэффициент трения по стали 0,349 [2], неравномерность выдачи пророщенного зерна 1-2%. Нами разработана технологическая линия для проращивания и подготовки к скармливанию зерна (рис. 1) [3], которая включает бункер 1, загрузочный шнек 2,

конвейер для проращивания зерна 3 [4], транспортер 4, конвейерную сушилку 5 [5].

В качестве агента сушки конвейерной сушилкой 5 используются отработанные газы котельной 6. При этом котельная 6 должна работать на природном газе. Трубопровод агента сушки 7 с вентилятором 8 соединен с вытяжной трубой котельной 6 и конвейерной сушилкой 5. Вентилятор 10 служит для охлаждения высушенного продукта.

Выгрузное окно конвейерной сушилки 5 соединено с приемным бункером дробилки 11 [6]. Шлюзовой затвор 12 нижней частью соединен с дозатором 13 и при помощи трубопровода 14 с бункером 15. Дозатор 13 [7] при помощи патрубка соединен со спиральным транспортером 17 бункера 18 (БСК). В нижней части бункера 15 выполнена труба 16, которая соединена с дозатором 13. Спиральный транспортер 17 бункера 18 соединен с бункером-накопителем 19. В нижней части бункера-накопителя 19 выполнен тро-сово-шайбовый конвейер 20 [8]. В тросово-шайбовом конвейере 20 установлен бункер-дозатор 22. Бункер-дозатор 22 выполнен в нижней части тросово-шайбово-го конвейера 20, над кормушкой 23 (рис. 2).

Кольцевой трубопровод 24 [3] представляет собой трубу прямоугольного сечения замкнутую кольцом. Для равномерного рассекания водой потока сухого концентрированного корма на внутренней части кольцевого трубопровода 24 предусмотрены отверстия. К сквозному кольцевому трубопроводу 24 подведен трубопровод 25 для подачи воды. Воронка 26 установлена сверху кольце-